精品隧道工程试验检测技术.docx
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精品隧道工程试验检测技术
隧道工程试验检测技术
第一章 总论
一、公路隧道的特点
断面大、形状扁平、需要营运照明、需要营运通风、防水要求高。
二、公路隧道常见的质量问题
隧道渗漏、衬砌开裂、限界受侵、衬砌结构与围岩结合不密实、通风、照明不良。
三、公路隧道检测技术的内容
材料检测、施工检测(施工质量检测、施工监控量测)、环境检测。
四、隧道分为那几类
特长(>3000m)、长(3000-1000m)、中长(1000-500m)、短(<500m)。
五、隧道的作用有那三点
缩短线路里程、改善线路线形、提高公路等级。
第二章超前支护与预加固围岩施工质量检测
一、在隧道开挖前或开挖中采用辅助施工方法以增强隧道围岩稳定。
常用的方法有:
超前支护和预加固两大类。
主要有地表砂浆锚杆或地表注浆加固、超前锚杆或超前小导管支护、管棚钢架超前支护、超前小导管预注浆、超前围岩深孔注浆。
1、地表砂浆锚杆或地表注浆加固的使用条件:
适用于浅埋、洞口地段或某些偏压地段。
2、超前锚杆或超前小导管支护的使用条件:
适用于浅埋松散破碎的地层内。
当围岩自稳时间在12-24h之间,必须采用先支护后开挖的措施。
3、管棚钢架超前支护的使用条件:
适用于极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段。
它的施工流程:
制作管棚钢架-测设中线及水平基点-检查已开挖断面尺寸及形状-安设管棚钢架-钻管硼钢管孔眼-安设管棚钢管-开挖断面-喷射混凝土-安设初期支护钢架-锚喷。
4、超前小导管预注浆的使用条件:
适用于自稳时间很短12h以内的砂层、砂卵石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋地段或处理塌方等地段。
5、超前围岩深孔预注浆的使用条件:
适用于处理极其松散、破碎、软弱地层,或在大量涌水的软弱地段以及断层破碎带的隧道。
二、对注浆材料的要求:
1、浆液粘度低,渗透力强,流动性好,能进入细小裂隙和粉、细砂层。
这样浆液可达到预想范围,确保注浆效果。
2、可调节并准确控制浆液的凝固时间,以避免浆液流失,达到定时注浆目的。
3、浆液凝固时体积不收缩,能牢固粘结砂石;浆液结合率高,强度大。
4、浆液稳定性好,长期存放不变质,便于保存运输,货源充,价格低。
5、浆液无毒,无臭,不污染环境,对人体无害,非易燃、易爆之物。
三、注浆材料分为二大类:
水泥浆液和化学浆液。
四、注浆材料的主要性质:
1、粘度。
2、渗透能力。
3、凝胶时间。
4、渗透系数。
5、抗压强度。
五、施工质量检测
采用辅助施工方法对隧道不良地质地段的围岩进行加固,以确保隧道结构的稳定性和安全,一方面要确定安全、经济、合理的施工措施,另一方面要确保施工质量,这样才能达到加固的效果。
六、超前锚杆的基本要求:
1、锚杆材质、规格应符合设计和规范的要求。
2、超前锚杆与隧道轴线外插角宜为5-10°,长度应不大于循环进尺,宜为3-5m。
3、超前锚杆与钢架支撑配合使用时,应从钢架腹部穿过,尾端与钢架焊接。
4、锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
5、锚杆搭接长度应不小于1m。
七、超前锚杆(钢管)的实测项目:
1、长度m:
不小于设计。
检查方法和频率尺量检查锚杆数的10%。
2、 孔位mm:
±50。
检查方法和频率尺量检查锚杆数的10%。
3、钻孔深度mm:
±50。
检查方法和频率尺量检查锚杆数的10%。
4、孔径mm:
大于杆体(钢管)直径+15(+20)。
检查方法和频率尺量检查锚杆数的10%。
外观鉴定:
锚杆沿开挖轮廓周边均匀布置,尾端与钢架焊接牢固,锚杆入孔长度符合要求。
八、注浆效果检查:
1、分析法。
2、检查孔法。
3、声波监测法。
九、习题解答:
1、如何测定注浆材料的粘度?
答:
本试验用NDJ-79型旋转式粘度计,转速为750r/min,温控精度为25±1℃。
将试样注入测试器,直到它的高度达到锥形面下部边缘,将转筒浸入液体直到完全浸没为止,将测试器放在仪器支柱架上,并将转筒挂于仪器转轴钩上。
启动电动机,转筒从开始晃动直到完全对准中心任务为止,将测度器在托架上前后左右移动,以加快对准中心,指针稳定后方可读数。
2、试述水泥细度的测定方法。
答:
负压筛法:
⑴筛析试验前,应把负压筛放在筛座上,盖上筛盖,接通电源,检查控制系统,调节负压至4000-6000Pa范围内。
⑵称取试样25g,置于洁净的负压筛中,盖上筛盖,放在筛座上,开动筛析仪连续筛2min。
在此期间,如有试样附着在筛盖上,可轻轻敲击,使试样落下。
筛毕,用天平称量筛余物。
⑶当工作负压小于4000Pa时,应清理吸尘器内的水泥,使负压恢复正常。
⑷试验结果:
水泥试样的筛余百分数(%)F=R/W×100%
结果至0.1%。
第三章 开挖质量检测
一、超欠挖的危害性:
开挖是控制隧道施工工期和造价的关键工序。
超挖过多,不仅因出渣量和衬砌量增多提高了工程造价,而且由于局部超挖会产生应力集中问题,影响围岩稳定性;而欠挖则直接影响到衬砌厚度,对工程质量和安全产生隐患,处理起来费时、费力、费物。
所以必须保证开挖质量,为围岩的稳定和安全支护创造良好条件。
二、隧道开挖质量的评定包含两项内容:
1、开挖断面的规整度。
2、超欠挖控制。
三、超欠挖的测定方法:
1、直接测量法。
(量测段的划分:
自一侧盖板顶至拱顶均分为9段,两侧18段,19个测量数据。
隧道内每隔5m(10m)测量一个开挖断面。
2、直角坐标法。
3、三维近景摄影法。
4、极坐标法(激光断面仪法)。
四、断面测量仪的三种方式为:
1、手动检测方法:
由操作者控制移动检测指示光斑随意进行测量和记录。
2、定点检测法:
可设置起止角度及测量点数等参数,仪器将按照所定参数自动测量并记录。
3、自动量测法:
仪器依照内部设定的间隔,自动检测并记录数据。
五、习题解答
1、简述用断面仪测量开挖断面的原理。
答:
激光断面仪的测量原理为极坐标法。
以某物方向(如水平方向)为起算方向,按一定间距(角度或距离)依次一一测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角,将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。
通过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据,在计算软件的帮助下自动完成开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配,最后形成图形,并可输出各测点与相应设计开挖轮廓线之间的超欠挖值。
如果沿隧道轴向按一定间隔测量数个断面,还可算得实际开挖方量、超欠方量。
用断面仪测量实际开挖面的轮廓线的优点在于不需要全作目标(反射棱镜),而且它的量测精度满足现代施工测量的要求。
激光断面仪不仅可应用于开挖断面质量的控制,还可应用于初期支护和二次衬砌断面轮廓和厚度的检测。
第二章初期支护施工质量检测
喷射混凝土:
用压缩空气将掺有速凝剤的混凝土拌和料,通过混凝土喷射机高速喷射到岩面上形成混凝土层。
喷射混凝土的喷射工艺有三种:
干喷、湿喷、潮喷。
喷射混凝土的作用:
支撑作用、填补作用、粘结作用、封闭作用。
锚杆加工质量检查内容:
1、抗拉强度。
2、延展性与弹性。
3、杆体规格。
4、加工质量。
锚杆安装尺寸检查内容:
1、锚杆位置(孔位偏差±15mm)。
2、锚杆方向。
3、钻孔深度(孔位偏差±50mm)。
4、孔径与孔形(孔径大于杆体直径15mm)。
锚杆的测试仪器和方法:
仪器:
中空千斤顶、手动油压泵、油压表、千分表。
测试方法:
1、根据试验目的,在隧道围岩指定部位钻锚杆孔。
孔深在正常深度的基础上稍作调正,以便锚杆外露长度大些,保证千斤项安装;或采用正常孔深,
将要测锚杆加长,从而为千斤项安装提供空间。
2、按照正常的安装工艺安装要测试锚杆,用砂浆将锚杆口部抹平,以便支放承压垫板。
3、根据锚杆的种类和试验目的确这拉拔时间。
4、在锚杆尾部加上垫板,装上中空千斤项,将锚杆外端与千斤项内缸固定在一起,并装设位移量测设备与仪器。
5、通过手动油压泵匀速加压,从油压表读取油压,换算出锚杆的拉拔力。
再看是否需要读取位移量。
锚杆试验的要求:
1、每安装300根锚杆至少随机抽样一组(3根),设计变更或材料变更时另做一组。
2、同组锚杆锚固力或拉拔力应大于设计值。
3、同组单根锚杆的锚固力或拉拔力,不得低于设计值的90%。
锚杆试验的注意事项:
1、安装拉拔试验设备时,应使千斤顶与锚杆同心。
2、如无特殊需要,可不做破坏性试验,拉拔到设计力为止。
3、加载应匀速,一般为10KN/min的速率增加。
4、千斤项应固定牢,并有安全保护措施。
砂浆锚杆砂浆注满度检测的原理:
在锚杆杆体外端发射一个超声波脉冲,它沿杆体钢筋以管道形式传播,到过钢筋底端后反射,在杆体外端可接收此波。
如果钢筋外密度,饱满地由水泥砂浆握
裹,砂浆又与周围岩体粘结,则超声波在传播过程中,不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散,能量损失很大,在杆体外端测得的反射波振幅很小,甚至测不到;如果无砂浆握裹,仅是一根空杆,则在超声波仅在杆体中传播,能量损失不大,接收到的反射波振幅则较大。
由此,可以根据反射波振幅的大小判定水泥砂浆的饱满程度。
喷射混凝土质量检测的指标有:
1、喷射混凝土强度包括抗压强度、抗折强度、抗拉强度、詖劳强度、粘结强度等。
2、喷射混凝土厚度。
3、回弹率。
4、外观质量。
影响喷射混凝土厚度的因素:
1、爆破效果。
2、回弹率。
3、施工管理。
4、喷射参数。
喷射混凝土抗压强度的试验方法:
1、喷大板切割法:
将砼喷射在(45*35*12)cm或(45*20*12)cm的模型内,在砼达到一定强度后,加工成(10*10*10)cm的立方体试块,在标准条件下养护28d进行试验(精确到0.1MPa)。
2、试块的数量:
(两车道)隧道每10延米,
至少在拱部和边墙各取一组试样,材料或配合比变更时另取一组(3块)。
3、结果评定:
1、同批试块的强度平均值不低于设计强度值。
2、任一组试块抗压强度平均值不得低于设计强度值的80%。
3、同批试块为3-5组时,低于设计强度的试块组数不得多于1组;试块为6-16组时,不得多地两组;17组以上,不得多于总组数的15%。
4、检查不合格时,应查明原因并采取措施,可用加厚喷层或增设锚杆的办法给以补强。
喷射混凝土厚度的检测
1、检查方法和数量:
用凿孔或激光断面仪。
每10延米一个断面,再从拱顶中线起每隔2m凿孔检查一个点。
2、合格条件:
每个断面拱墙分别统计,全部检查孔处喷层厚度应有60%以上不小于设计厚度,平均厚度不得小于设计厚度,最小厚度不应小于设计厚度的1/2。
在软弱破碎围岩地段,喷层厚度不应小于设计规定的最小厚度。
钢筋网喷射混凝土的厚度不应小于6cm。
3、当发现喷射混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗漏水情况时,,凿除重喷或进行整冶修补。
钢支撑的分类有:
钢格栅(矩形断面格栅、三角形断面格栅)、型钢支撑(工字型钢、U型钢支撑、H型钢支撑)、钢管支撑。
地质雷过法探测初期支护背部空洞的原理:
地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的光谱电磁技术。
地质雷达利用一个天线发射高频带电磁波,另一个天线接收来自地下质界面的反射波。
电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度与波形随所通过介质的电性质及几何形态而变化。
实测时将雷达的发射和接收天线密贴于喷层表面,雷达波通过天线进混凝土衬砌中,碰到钢筋、钢拱架、材质在差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂面等产生反射,接收天线接收到反射波,测出反射波的入射、反射双向走进,就可计算出反射波走过的路程长度,从而求出天线距反射面的距离。
地质雷达系统的组成:
雷达主机、天线、便携式计算机、数据采集软件、数据处理分析软件。
技术指标要求:
具有屏蔽功能;最大探测深度大于2m;垂直分辨率应高于2cm。
检测测线的布置
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